波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥设计参数分析

为明确波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁桥关键设计参数的合理取值范围，以3×30 m波形钢腹板结合梁桥通用图为研究对象，建立波形钢腹板工字钢-混凝土结合板梁有限元模型进行参数敏感性分析。研究翼缘板宽厚比、波形钢腹板高厚比、横隔板间距及钢梁高跨比等对结构受力性能的影响，并给出关键设计参数合理取值建议。结果表明：波形钢腹板工字钢梁跨中处受压上翼缘板宽厚比小于23、支点处下翼缘板宽厚比小于19时可满足结构稳定性要求；跨中处波形钢腹板高厚比不宜大于265,支点处腹板厚度由抗剪需求控制；波形钢腹板横向刚度大于平钢板，横隔板间距可放宽至支点处翼缘板宽度的35倍；波形钢腹板工字钢结合板梁桥的钢梁高跨比可取1/28～1/18,经济合理高跨比约为1/25。     

装配式波形钢腹板组合梁的概念设计

基于装配式波形钢腹板梁的截面参数,采用解析法开展概念设计,通过参数分析获取了装配式波形钢腹板梁的预应力钢束布置、合理梁高、开闭口形式、预制梁宽4项关键指标的选择区间,并通过实桥设计对概念设计成果进行了验证。结果表明：砼底板预应力不会对波形钢腹板梁的顶板产生应力,预应力设计时可采用底板长束、底板短束和顶板负弯矩束3种全直线钢束布置形式;合理梁高宜在跨径小于50 m时按常规高跨比取值,跨径大于50 m时依据底板厚度线性变化方法取值;采用闭口型截面可避免开口型截面抗扭性能差的问题;单片梁合理桥宽随跨径呈拟线性增长,一般在4～7 m之间,是常规装配式混凝土梁桥的2～3倍;依据概念设计成果进行了50 m跨装配式波形钢腹板梁实桥设计,结果表明概念设计可指导实桥快速完成设计。     

大跨径波形钢腹板梁桥试设计及探索

波形钢腹板组合箱梁从根本上回避了一般预应力混凝土箱梁桥腹板开裂病害问题,合理地将钢、混凝土两种材料结合,改善结构力学性能并减轻结构自重,理论上波形钢腹板梁桥可以超过混凝土腹板梁桥达到更大的跨度。由于梁桥中墩墩顶处负弯矩承载力有限,通过负弯矩对比的方式,试设计主跨360 m的波形钢腹板组合梁桥,并建立有限元模型,对结构抗弯、抗剪承载力,以及连接件等进行计算,结果表明试设计方案是成立的。钢腹板整体屈曲稳定性是制约波形钢腹板梁桥跨径增大的主要因素之一。为解决现有的波形钢腹板型号应用在大跨度梁桥中整体屈曲强度折减较严重的问题,研究设置纵向横隔和采用大尺寸波形钢腹板型号的应对措施,从而为波形钢腹板梁桥向更大跨度发展做出积极探索。     

大堰河桥设计和施工

大堰河桥是一座跨径为25 m的简支梁桥,为国内首座波形钢腹板箱梁简支公路梁桥。主要介绍了大堰河桥上部结构的设计计算,其中包括梁体的结构设计、波形钢腹板设计、剪力连接键的设计及主梁变形计算等,以及大堰河桥的施工过程,为今后同类型桥梁的修建提供参考。     

考虑腹板剪切行为的波形钢腹板梁理论模型

为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板梁受力行为的影响,引入腹板剪切变形转角函数,将波形钢腹板梁的弯曲行为分解为桁架作用和弯曲作用,建立一个能够考虑波形钢腹板剪切变形的波形钢腹板梁理论模型。推导了端部无约束条件下简支波形钢腹板梁在均布荷载和端部约束条件下简支波形钢腹板梁在跨中集中荷载作用下的解析解,采用有限元方法验证了理论模型和解析解的正确性和适用性。研究结果表明:端部约束条件对主梁变形影响很小;波形钢腹板的剪切变形对主梁变形影响显著,在常见波形钢腹板梁桥尺寸范围内,由腹板剪切变形引起的主梁挠度占总挠度的10%～30%。     

波形钢腹板连续梁桥设计和施工相关问题探讨

大跨度波形钢腹板梁桥是一种新型桥梁结构,因其采用波形钢腹板替代混凝土腹板,相比传统的预应力混凝土连续梁桥,具有轻型、经济等诸多方面的特点。以前山河波形钢腹板连续梁桥为背景,针对设计和施工中的诸如内衬砼、剪力键、横隔板等相关问题进行了分析探讨。     

波形钢腹板箱梁桥异步施工节段足尺模型试验研究

为了研究波形钢腹板箱梁桥异步施工过程中结构的受力性能,验证各关键部位的安全性,以奉化江大桥主桥为背景,针对该桥异步施工过程中的受力最不利工况——主梁16号节段的底板浇筑工况设计制作足尺模型(长7.2m、宽2.3m),采用两点加载方式进行静载试验,研究施工荷载作用下梁体挠度、波形钢腹板侧向变形、波形钢腹板及钢翼缘板的应力分布。结果表明:施工荷载作用下,混凝土顶、底板均未出现裂缝,波形钢腹板剪应力远小于其抗剪强度设计值,波形钢腹板自承重异步施工可满足结构受力要求,具有足够的安全储备;波形钢腹板作为自承重结构在竖向荷载作用下产生的竖向挠度及侧向变形较大;波形钢腹板上翼缘板挂篮作用点处为结构受力关键部位,施工时应对其进行局部加强。     

波形钢腹板PC箱梁桥的设计与工程实例分析

波形钢腹板PC箱梁桥具有自重轻、抗震性能好、受力合理明确、造型美观、施工方便等优点.用压杆稳定性理论有限元法给出波形钢腹板非弹性的剪切屈曲临界应力曲线,得出了为充分利用材料,设计宜控制屈曲发生在屈服区、非弹性区的原则,并给出波形钢腹板PC箱梁桥计算流程.以山东鄄城黄河公路大桥为例,介绍波形钢腹板PC箱梁桥的主桥设计与施工,分析其经济效益.该桥主桥跨度为70 m+11×120 m+70 m,波形钢腹板与混凝土顶、底板采用埋入式剪力键的连接方式,主桥采用悬臂施工,与常规PC箱梁桥相比可以节约12%的费用.     

高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥计算与分析

波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥[1~4]就是用波形钢板取代预应力混凝土箱梁的混凝土腹板的箱梁桥,该类桥充分发挥了混凝土抗压强度大、波形钢腹板抗剪屈曲强的优点,使各种材料得到充分利用。本文以笔者参与设计的四川绵茂公路上的一座高墩大跨波形钢腹板曲线梁桥~东河三号桥为工程背景。通过从有限元软件纵向整体计算、局部屈曲计算、整体屈曲计算、组合屈曲计算、节点计算以及抗震计算等几个方面阐述该类桥梁的结构受力特点及计算方法。     

日本波形钢腹板桥设计与施工关键技术

波形钢腹板桥具有受力合理、自重较轻、施工方便等优点。日本是修建该类型桥梁最多的国家,以日本近期建设的4座波形钢腹板桥为例,介绍该类型桥梁的结构特点、施工工艺、防腐措施等。茨原川Ⅱ桥为(110+50) m PC连续箱梁桥,边主跨比小,主、边跨分别采用波形钢腹板、混凝土腹板,主跨侧桥台配重式设计,波形钢腹板区梁高按折线变化,在梁高转折点部位箱梁内侧设置横隔板和混凝土内衬。柳岛高架桥为多跨PC波形钢腹板箱梁桥,上、下行线分幅布置,为缩短工期,采用波形钢腹板用大型挂篮施工,减少了施工节段数量。新池山高架桥由2联波形钢腹板箱梁桥组成,其中7跨连续刚构波形钢腹板箱梁桥采用异步悬臂施工,波形钢腹板安装及主梁顶、底板混凝土浇筑在3个不同节段同时施工,节省了施工时间。安威川桥为波形钢腹板箱梁桥,上、下行线主跨分别为179 m、170 m,最大悬臂施工节段长6.4 m,采用快速施工方法,在主梁底板结合处波形钢腹板内、外侧喷镀防腐蚀金属材料。     

波形钢腹板连续刚构梁桥施工技术

以陕西省安康至岚皋高速公路三跨波形钢腹板连续刚构梁桥的施工为例,从悬臂浇筑吊架结构的设计、施工、经济效益、社会效益等方面入手,对波形钢腹板连续刚构梁桥施工技术进行研究和探讨。设计阶段采用midas Civil软件建立分析模型,验证了方案的可行性;提出了集运输、吊装、悬浇一体化的波形钢腹板连续刚构梁桥悬浇施工的新型吊架和施工方法,有效地解决了非通航河道波形钢腹板安装难度大、施工工期长、施工成本高等问题。     

波形钢腹板PC连续梁异步悬臂施工工序研究

为研究波形钢腹板PC连续梁桥在异步悬臂施工不同工序下的受力性能及施工工期,以主桥长360m的奉化江大桥为背景,采用有限元软件建立该桥箱梁的1～4号节段模型,分析按不同顺序浇筑箱梁顶、底板混凝土,吊装波形钢腹板时箱梁结构受力,并比较所需工期。结果表明:异步悬臂施工时,PC梁箱室中间小部分顶板混凝土处于受拉状态;波形钢腹板位移变化较大。若仅考虑结构受力,先浇筑前一节段顶板,再浇筑本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的方案施工期间挠度最小,受力最优;若综合考虑结构受力性能和施工周期的影响,同时浇筑前一节段顶板和本节段底板,最后吊装后一节段波形钢腹板的施工工序最优。     

波形钢腹板部分斜拉桥受力性能分析

为探讨200m跨径范围内波形钢腹板部分斜拉桥的适用性,采用有限元分析,对比研究了跨径布置相同、承受荷载能力相当的波形钢腹板部分斜拉桥、混凝土部分斜拉桥、波形钢腹板斜拉桥和波形钢腹板连续刚构桥4种结构形式桥梁各主要构件的受力性能。结果表明:波形钢腹板部分斜拉桥主梁的结构形式及受力特性介于波形钢腹板连续刚构桥和波形钢腹板斜拉桥之间,更接近于连续刚构桥;与同跨径混凝土部分斜拉桥相比,波形钢腹板部分斜拉桥自重减轻,主梁结构更轻型化;混凝土部分斜拉桥与斜拉桥的界定方法和斜拉索容许应力的取值方法同样适用于波形钢腹板部分斜拉桥。     

波形钢腹板梁桥体外索张拉顺序研究

波形钢腹板梁桥是采用波形钢腹板代替传统砼腹板的一种组合桥梁,其独特的体外预应力索体系直接影响成桥后受力状态及线形。文中以安徽芜湖市裕溪河大桥为工程背景,通过MIDAS/Civil软件建立模型,测试不同张拉顺序下体外索的索力变化,分析预应力索张拉顺序对预应力的影响,并通过现场张拉试验测试该桥体外索张拉过程中预应力损失情况。     

宽幅波形钢腹板PC组合箱梁桥悬臂施工控制关键技术研究

波形钢腹板PC组合箱梁是一种具有自重轻、跨径大、造型轻盈美观等特点的新型组合结构梁桥。本文以一座主梁跨径为(65m+98m+65m)的宽幅波形钢腹板PC组合箱梁桥为依托,提出该桥型悬臂施工过程及关键技术,包括钢腹板安装技术,挂篮悬臂浇筑施工,合龙段施工技术等。根据该宽幅波形钢腹板PC组合箱梁的施工特点,对施工质量控制要点进行分析,提出针对宽幅波形钢腹板PC组合箱梁悬臂施工合理有效的质量控制措施,以期为同类桥梁的施工与质量控制提供有益的指导。     

中等跨径波形钢腹板组合箱梁的配束方式研究

与传统混凝土箱梁相比,波形钢腹板组合箱梁具有受力明确、自重减轻、彻底解决腹板开裂等明显技术优势,势必将获得更大的应用。该文针对不同跨径范围的组合箱梁,研究了波形钢腹板组合箱梁的布束设计原则,提出了3种布束方案及其相应的跨径适用范围;为了推广其在中等跨径梁桥的应用,以一座跨径30m箱梁为例,提出了全体内束、并减少主梁片数等结构设计措施,采用先简支后连续的施工方法,完成分析,并在关键技术、施工、经济等多方面与传统混凝土箱梁进行了对比。结果表明:与传统混凝土箱梁相比,中等跨径波形钢腹板组合箱梁在施工、经济性上具有一定的技术优势。     

新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布分析

为分析新型波形钢腹板曲线箱梁桥的荷载横向分布特性，以兰州市中川机场的一座新型波形钢腹板曲线箱梁桥为背景，采用有限元法对其荷载横向分布展开研究。首先，通过软件ANSYS18.2建立该曲线梁桥有限元模型，模型的正确性已得到试验数值的验证；然后，分析了3种参数对该曲线梁桥荷载横向分布的影响规律。结果表明，新型波形钢腹板曲线箱梁桥的有限元模型接近实际的桥梁结构；采用类型Ⅳ的横联，该桥荷载横向分布系数最小，采用类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的横联，其荷载横向分布系数相近，多方面考虑建议采用类型Ⅳ横向联系；对于不同类型的横联，横联间距为6.4 m和8.0 m下的荷载横向分布系数相近，考虑到曲线梁桥受力复杂，建议将横联间距控制在4.8 m以内；该桥荷载横向分布系数随桥梁跨径的增大而减小，且减幅较大。研究结果可为该类桥梁荷载横向分布的研究提供理论依据。     

波形钢腹板稳定的理论分析及试验研究

从理论上对波形钢腹板的受力稳定问题进行了探讨。结合波形钢腹板试件试验求出了可用于工程设计的计算波形钢腹板总体稳定的系数的取值,为设计检算波形钢腹板的厚度提供了可靠的理论依据。     

波形钢腹板与砼腹板箱形拱圈稳定性对比分析

以某跨径210m特大桥箱形拱圈为例,利用MIDAS/Civil建立稳定性分析模型,对波形钢腹板箱形拱圈与砼腹板箱形拱圈的屈曲稳定性进行对比分析。结果表明,砼腹板箱形拱圈和波形钢腹板箱形拱圈主要发生的失稳特征为拱顶屈曲和1/8L、1/4L、3/8L截面屈曲,波形钢腹板箱形拱圈在第10阶模态下呈现拱脚屈曲的特征,砼腹板箱形拱圈优于波形钢腹板箱形拱圈。     

波形钢腹板在施工中空间位置的定位研究

滁河大桥是主跨96m的波形钢腹板预应力混凝土组合连续梁桥,跨径布置为(53+96+53)m,采用对称悬臂浇筑法施工。在滁河大桥的施工中发现波形钢腹板空间定位对桥梁成桥后的受力影响较大,为解决波形钢腹板组合梁桥悬臂对称施工过程中波形钢腹板空间位置的定位问题,根据该工程的施工监控方案,结合该桥设计的特点,对滁河大桥波形钢腹板施工中空间位置的定位进行了专门的研究,采用了数学上关于空间上不在一条直线上的3个点可以确定平面准确位置的定理,对施工中的钢腹板进行定位,通过对理论计算的数据与施工现场实测数据进行对比分析,论证了该方法的可行性与实用性。